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心脏是人体内重要的动力器官,心脏及心血管系统的病变严重危害人体健康,也是导致人类死亡和致残的首要病因。因此,对于心血管疾病的研究一直受到科研人员的重视。心电图在临床上的使用已有百年历史,目前仍是临床上最为常用和有效的检查心脏疾病的方法。本论文就是以从心电信号中提取的心率变异性信号为研究对象,心率变异性(HRV)分析是一种可以评价心脏自主神经调节功能的无创性心脏疾病检测方法,在诊断相关疾病方面具有重要的价值。本文选用MIT-BIH心电数据库中的正常人和充血性心力衰竭患者,心房纤颤患者和心脏性猝死病人的数据记录作为样本进行分析。根据心电活动具有非线性的特性,在对心率变异性分析进行了研究和总结的基础上,主要采用Lorenz散点图对心率变异性进行分析研究。针对此前的研究主要集中在二维平面上对图形的形态加以识别,存在包含的信息量较少,区分效果不明显的问题,我们将Lorenz散点图拓展到三维空间,乃至四维空间进行分析,并根据正常组的三维差分Lorenz散点图和三维Lorenz散点图的分布特征,建立以球体直径和三维锥体的直径、夹角、长度、体积等参数组成的一系列量化参数指标,运用计算机对各个量化参数分别进行计算,并依据计算结果提出了三维Lorenz散点图的量化分析标准,以此对各组进行分析比较。在此基础上,通过增加一维坐标轴可以进一步实现四维Lorenz散点图的分析。依据分步推移时每一幅散点图所产生的动态变化特征,特别是正常组散点图具有的沿一定方向相对集中和快速运动的特点,对各组进行对比分析。研究结果表明,高维Lorenz图能有效的区分正常人与充血性心力衰竭患者,心房纤颤患者和心脏性猝死病人之间的差异。为了便于在科研和临床上对心率变异性进行分析研究,我们还采用MATLAB编写了图形界面的HRV分析程序,实现了Lorenz散点图的图形可视化,可以直观的进行三维Lorenz散点图的多角度观察和四维Lorenz散点图图像的动态可视化。同时,不仅可以对三维差分Lorenz散点图和三维Lorenz散点图进行量化参数分析,同时还具有时域和复杂度各相关参数的计算与分析功能。在科研和临床上具备一定的实用价值。